Подвижность чешуй шишек хвойных пород деревьев

Петрова Мария

Полякова Вера

Школа № 232, 6 класс

Руководитель: Тиходеева Марина Юрьевна

Шишка (на латыни strobilus) — видоизменённый побег, развивающийся на концах веток хвойных  в виде маленьких образований, покрытых чешуйками. Различают мужские и женские шишки. В женских шишках развиваются семена. Чешуи зрелых шишек буреют, одревесневают и раскрываются, давая возможность семенам высыпаться. Способность шишек при намокании смыкаться и вновь при высыхании раскрываться сохраняется еще долго после того как шишка обсеменилась.

Цель исследования: выявить факторы, влияющие на скорость движения чешуй (смыкание и раскрывание) шишек разных видов хвойных пород деревьев. Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие задачи: 1) определить скорость движения чешуй шишек у ели европейской, ели аянской, лиственницы сибирской и псевдотсуги крупношишечной; 2) изучить влияние температуры на скорость движения чешуй шишек разных видов хвойных пород деревьев; 3) изучить влияние химического состава воды (соленая и сладкая) на скорость движения чешуй шишек.

Ель европейская широко распространена на северо-востоке Европы, где образует сплошные лесные массивы. Она обычно достигает высоты 30 м и доживает до 250-300 лет.  Семеносить начинает в 20-40 лет. Шишки  до 15 см длиной и 4 см шириной, раскрываются в феврале-марте. Ель аянская распространена на Дальнем Востоке. Предпочитает места с дождливым и прохладным летом, поэтому на юге растёт в горах на высоте 500 м. В её ареале нет мест, удалённых более чем на 400 км от океана. Живёт 350—400 лет, иногда до 500 лет. Высота деревьев 35-40 м, реже до 50 м, диаметр ствола 100—120 см. Похожа на ель обыкновенную и по внешнему облику, и по использованию. Но шишки формирует более мелкие: едва превышающие в длину 5 см. Лиственница сибирская растёт в Средней и Западной Сибири, по всей лесной зоне до лесотундры, в горы поднимается до высоты 2000-2450 м. Продолжительность жизни 300 - 400 лет, иногда доживает до 900 лет. Лиственница достигает 50 метров в высоту. Шишки яйцевидные, созревают в конце августа, начале сентября и достигают длины до 3,5 см (иногда до 4 см). Псевдотсуга крупношишечная высотой 15-30 м. Самое большое дерево псевдотсуги имеет высоту 53 м, возраст этого дерева оценивается в 600—700 лет. Псевдотсуга произрастает в средиземноморском климате с жарким сухим летом и влажной мягкой зимой. В горы поднимается до высоты 2700 м. Женские шишки длиной 10-18 см, кроющие чешуи трёхзубчатые, заметно выступающие.

Исследования скорости смыкания чешуй после намокания у различных хвойных пород деревьев проводили в ходе эксперимента. Погружали шишку в стакан с водой и фиксировали время, за которое она закрывается. Воду использовали четырех вариантов: прохладную (12⁰С), теплую (50⁰С), соленую и сладкую. Опыт повторяли в трехкратной повторности для всех исследуемых вариантов. Результаты представлены в таблице 1.

Таблица 1. Скорость смыкания чешуй шишек хвойных пород в воде разной температуры и химического состава

порода	Время смыкания чешуй, мин.
	вода, 120С	вода, 500С	соленая вода	сладкая вода
ель европейская	240	13	86	86
ель аянская	180	14	63	63
лиственница сибирская	240	14	82	82
псевдотсуга крупношишечная	300	12	95	95

Движение семенных чешуи шишек обус­ловлено потерей и поглощением ими воды. Об этом же свидетельствует прямая зависимость движения чешуи от температуры воды: при ее повышении скорость движения молекул воды возрастает, набухание чешуи происходит быстрее. Чтобы набухание чешуи могло изменить их положение в пространстве, строение и хи­мический состав клеток на внешней и внутрен­ней стороне чешуи должны быть различными. Это действительно так. Оболочки клеток верхней стороны чешуи шишек хвойных более эластичны, растяжимы по сравнению с клет­ками нижней стороны. Поэтому при погружении в воду они поглощают ее больше, быстрее уве­личивают свой объем, что приводит к удлине­нию верхней стороны и движению чешуи. В процессе обезвоживания клетки верхней сто­роны теряют воду тоже быстрее, что приводит к разгибанию чешуи. В ходе проведенных экспериментов было обнаружено, что шишки разных пород деревьев в теплой воде закрываются в 15-20 раз быстрее всего. Опыты с соленой и сладкой водой продемонстрировали, что в них шишки смыкаются с равной скоростью и быстрее, чем в простой воде.

Способность быстрого смыкания чешуй в горячей влажной среде имеет большое приспособительное значение: защищает семена при ошпаривании паром во время пожаров.

Выводы. 1). Скорость смыкания чешуй шишек у различных видов хвойных различная. Быстрее всего шишки смыкаются у лиственницы и псевдотсуги.

2) Скорость смыкания чешуй в горячей воде в10-20 раз больше, чем в холодной.

3) В сладкой и соленой воде чешуи шишек смыкаются за одно время.

Секция «экология, география»